|
Přizpůsobení zátěže pro 23cm tranzistorový PA |
|
Při konstrukci 23cm (případně 13cm) PA jen trochu většího výkonu každý VKV radioamatér narazí na otázku, čím zakončit rozdílový port hybridního 90° sdružovače, nebo cirkulátoru. Běžné, jen trochu výkonnější zatěžovací odpory, které se dostanou mezi radioamatéry, pocházejí totiž často ze zařízení pro nižší pásma a na 23cm již mají poměrně mizerné přizpůsobení (útlum odrazu). Je to způsobeno obvykle relativně velkou parazitní kapacitou výkonového zatěžovacího odporu proti zemi. Aby bylo možné takový zatěžovací odpor použít - například nějaký 200W zakončovací odpor ze zařízení pro 160MHz, je zapotřebí nejprve zjistit, co vlastně máme. Vestavíme proto takový zakončovací odpor do malé krabičky z pocínovaného plechu (či dokonce do vyfrézované "boudičky") a to při striktním dodržování zásad VKV techniky, t.j. s minimálními vzdálenostmi mezi body, které mají být propojeny a zároveň s co nejmenšími parazitními kapacitami. A potom takovou zátěž změříme na útlum odrazu. Pokud je útlum odrazu min. 18, lépe však 20dB a více, máme hotovo. Horší je, pokud zátěž vykazuje na požadované frekvenci (např.23cm) útlum odrazu například jen 8 až 10dB jako v mém případě, tedy PSV cca 1:2 a hůře. V takovém případě nezbývá, než parazitní kapacitu zatěžovacího odporu "vyladit" nějakým nízkoztrátovým přizpůsobovacím obvodem (protože musí být schopen přenést poměrně značné výkony). Já jsem si změřil parametry mé zátěže a zjistil, že má parazitní kapacitu cca 2,2pF. Pro návrh přizpůsobovacího obvodu můeme použít jednoduchou demoverzi SW Smithova kruhového diagramu, který si lze stáhnout tady. Při namodelování obvodu zjistíme poměrně rychle, že nejjednodušší varianty přizpůsobení jsou v podstatě dvě:
Protože na těchto kmitočtech se již zapojení s diskrétními prvky realizuje dost špatně (každá součástka má nezanedbatelnou parazitní indukčnost, kapacitu a délku), vybral jsem si pro praktickou realizaci druhou variantu:
Při práci se Smithovým diagramem rychle zjistíte, že hodnota impedance vedení není kritická. Důležitější je mít možnost nastavení hodnoty seriové kapacity a tato kapacita musí mít opravdu nízké ztráty, aby při výkonu okolo 100W neshořela, případně se neprorazila napěťově. Vyřešil jsem to takto:
Pro správné přizpůsobení mi v praxi (v mém případě - bude se to lišit podle toho, jakou parazitní kapacitu bude mít váš zakončovací odpor) vyšla délka vedení cca 26mm (do délky vedení podle Smithova diagramu je nutno započíst i indukčnost vnitřního vodiče), které jsem udělal z kousku semirigidu, jehož impedance vůči krabičce je cca 80Ohmů. Seriovou kapacitu jsem vytvořil ze středního vodiče semirigidu vůči jeho vnějšímu plášti a využil jsem té skutečnosti, že střední vodič lze z teflonového dielektrika snadno vytáhnout a tak nastavit (naladit) přizpůsobovací obvod na požadovanou frekvenci. V mém případě bylo pro správnou kompenzaci kapacity zatěžovacího odporu zapotřebí vytáhnout ze semirigidu cca 1/3 délky středního vodiče. Přizpůsobení zátěže se následkem toho zlepšilo z původních cca 8dB útlumu odrazu až na 30dB, přičemž bod přizpůsobení je poměrně široký - pro pokles útlumu odrazu na 23dB je obvod široký přes 100MHz. (Měřit je samozřejmě potřebné s nasazeným víčkem krabičky, které následně na několika místech propájíme). Tuto laděnou zátěž ale ovšem není možné následně použít na jiných radioamatérských pásmech - na 144 i 432MHz má vlivem malé seriové kapacity pochopitelně velmi špatné přizpůsobení. Za zmínku nakonec snad stojí už jen obvod detektoru VF výkonu (který je vidět na obrázku), ztraceného v této zátěži (výkon se na této zátěži objeví při rozvážení dvou zesilovačů sdružených pomocí čtvercového hybridního coupleru, nebo v případě nepřizpůsobení antény, pokud je taková zátěž pověšená na třetím portu cirkulátoru). Protože v tomto případě není nutné měřit malé výkony a detektor spíše slouží k inicializaci ochrany PA, používám k tomu následující primitivní zapojení:
Vtip tohoto zapojení spočívá v parazitní kapacitě odporu 1M. Používám k tomu účelu miniaturní drátový metalizovaný odpor 0,4W typu MF0204, který GME vede pod obchodním označením MRR. Tato parazitní kapacita je řádu zlomku pF a je přitom dostatečně stabilní, což umožňuje tento rezistor použít pro účely měření VF napětí jako stabilní kapacitu o hodnotě cca 0,3pF, která prakticky nemá negativní vliv na přizpůsobení VF obvodu. Schottky diodu Tesla je samozřejmě možné nahradit jinou podobnou diodou (např. BAT15). 73 OK1VPZ |
